《Journal of Thermal Biology》：Behavioural thermoregulation modulates circadian clock gene expression in juvenile Atlantic salmon (
Salmo salar)
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行为性体温调节（behavioural thermoregulation）调节幼年大西洋鲑（Salmo salar）的昼夜钟基因（circadian clock genes）表达。鱼类在日照早期偏好较高温度，在夜间偏好较低温度。自由温度选择差异性调节中枢和外周
行为性体温调节（behavioural thermoregulation）调节幼年大西洋鲑（Salmo salar）的昼夜钟基因（circadian clock genes）表达。鱼类在日照早期偏好较高温度，在夜间偏好较低温度。自由温度选择差异性调节中枢和外周昼夜系统（central and peripheral circadian systems）。温度选择使外周钟基因（peripheral clock genes）表达增加为原来的两倍，而未重置节律（rhythms）。热梯度（thermal gradient）促进脑昼夜钟网络（brain circadian network）的适应性可塑性（adaptive plasticity）。
该论文由María Alborja-Valado、Marcos López-Pati?o、Frode Oppedal、Meredith Burke、Sonia Rey Planellas、Jesús M. Míguez和Mauro Chivite-Alcalde等完成。研究背景方面，环境温度是外温动物生理过程的重要影响因素。鱼调节体温的能力有限，其体温和生理表现强烈受水温影响；急性热波动可触发内分泌应激并损害生理表现。温度不仅是代谢调节因素，也是可调节鱼生理组织的环境信号。在热环境异质条件下，鱼可通过行为性体温调节（behavioural thermoregulation）在不同水温微生境间移动，以占据有利于生理表现的热条件。昼夜系统（circadian system）协调每日生理和行为节律，受环境授时因子（zeitgeber）同步。脊椎动物分子钟通过转录—翻译反馈环运行，BMAL–NPAS复合物激活period（per）和cryptochrome（cry）等负调控基因，REV-ERB和ROR家族参与稳定和微调振荡。硬骨鱼因基因组复制具有多个钟基因旁系同源基因，且中枢和外周组织广泛存在振荡器，外周组织对光和代谢信号具有较高敏感性。温度是外温动物的重要授时信号，热周期可同步活动节律，改变钟基因表达振幅。然而，多数昼夜节律研究在恒温、均一实验室条件下进行，与自然异质热环境差异较大。鱼的热偏好可呈现昼夜变化，如斑马鱼白天选择较高温度、夜间选择较低温度，而夜行性尼罗罗非鱼呈相反模式。对于冷水鱼，自由选择环境温度是否能调节中枢和外周昼夜组织仍不清楚。大西洋鲑（Salmo salar）为溯河冷水种，热最适生长约13–16°C，幼鲑parr阶段生活在热异质河流环境中，温度影响代谢、摄食、生长和发育，因此适合研究热环境与昼夜调节的相互作用。研究人员旨在确定自愿温度选择是否调节幼年大西洋鲑中枢和外周组织中的钟基因相关反应，并评估限制热选择在水产养殖、环境变化和实验条件下的潜在意义。
关键技术方法概括（不超过250字）：样本来自挪威Institute of Marine Research（IMR）Matredal设施孵化并养殖的幼年大西洋鲑（Salmo salar），共240尾，平均体重52.6±8.9 g、体长16.1±1.1 cm，实验于2024年10月至12月完成。主要技术包括：三套相同多室温度梯度行为选择系统，对照为15±0.1°C恒温，处理为12、13.5、15、16.5、18°C梯度；连续视频记录，BORIS分析舱室分布并计算每小时偏好温度；在6个授时时间（zeitgeber time，ZT）ZT2、ZT6、ZT10、ZT14、ZT18、ZT22采集脑、近端肠和远端肠；绝对定量qPCR（quantitative PCR）测定钟基因转录本；余弦节律分析（cosinor analysis）和双因素ANOVA评估节律及处理效应。
研究结果如下。3.1 每日偏好温度节律：恒温条件下鱼在各舱室分布均匀，无时间模式。热梯度条件下，鱼表现出明显昼夜温度偏好节律，偏好温度约在14.8–15.6°C间波动，均值约15.0–15.5°C；余弦分析显示三个重复及平均曲线均显著，中值（mesor，节律调整均值）为15.21°C，振幅（amplitude，峰值与谷值距离的一半）为0.256°C，峰值时相（acrophase，24 h周期内峰值时间）为ZT5.57。最高偏好温度发生在白天早期，随后逐渐下降，并在光/暗周期后段达到最低值。
3.2 钟基因。3.2.1 脑：在恒温和热梯度条件下，脑中所有分析钟基因均呈显著日节律。双因素ANOVA显示时间和热条件对所有四个基因均有显著影响；npas2、per2和cry2存在显著时间×条件交互，bmal1a无显著交互。热梯度下，npas2在ZT6、ZT10、ZT14存在显著差异，峰值由ZT14.49提前至ZT9.65，振幅和中值增加；bmal1a整体表达降低，在ZT2、ZT6、ZT18、ZT22存在差异，中值和振幅下降，峰值基本不变；per2在ZT2、ZT6、ZT10、ZT14存在差异，中值和振幅大幅增加，峰值由ZT8.94提前至ZT5.30；cry2在六个采样时间均存在差异，中值和振幅下降，峰值接近光相开始。结果表明，脑昼夜钟网络并非简单放大，而是正、负调控环组分差异表达并发生部分相位提前，提示中枢昼夜系统部分重组。
3.2.2 近端肠：所有钟基因在两种条件下均呈显著日节律；时间和热条件对所有基因均有显著影响，但仅per2存在显著时间×条件交互。热梯度下，npas2在ZT6、ZT10、ZT14、ZT22存在差异，中值和振幅增加，峰值轻度提前；bmal1a在ZT18、ZT22存在差异，中值和振幅增加，峰值变化小；per2在ZT6、ZT10存在差异，中值和振幅增加，峰值提前；cry3b在ZT6、ZT10存在差异，中值和振幅增加，相位差较小。结果表明，热梯度引起近端肠钟基因协调过表达，主要表现为中值和振幅增加，节律相位大体稳定。
3.2.3 远端肠：所有钟基因在两种条件下均呈显著日节律；时间和热条件均显著，bmal1a和cry3b存在显著时间×条件交互。热梯度下，npas2在ZT10存在差异，中值增加，振幅略低，相位相似；bmal1a在六个采样时间均存在差异，中值约增至三倍，振幅增加，峰值稳定；per2在ZT14、ZT18、ZT22存在差异，中值增加，振幅相似，峰值由ZT12.20延迟至ZT17.52；cry3b在ZT2、ZT6、ZT10、ZT18、ZT22存在差异，中值和振幅增加，峰值由ZT10.39提前至ZT2.73。结果表明，热梯度改变远端肠钟基因表达幅度，并对特定钟组分改变时间模式。
讨论部分总结：研究人员认为，温度是外温脊椎动物昼夜组织的重要环境线索。本研究中，幼年大西洋鲑自由选择温度时表现为白天选择较暖、夜间选择较冷。外周组织，尤其近端肠和远端肠，钟基因总体表达增加，振幅增加，而无显著节律相位重置；脑反应更复杂，正调控环中bmal1a降低、npas2升高，负调控环中per2升高、cry2降低，并出现相位提前，提示中枢昼夜系统发生部分重组而非简单增强。与恒温或外源热周期研究不同，该设计允许鱼自由移动并主动选择温度，更接近自然异质热环境。外周振荡器对环境和代谢线索高度敏感，肠道与代谢活跃组织相连，振幅变化可能反映消化和代谢过程时间协调增强；研究人员指出，温度依赖代谢信号可能是间接途径，但本研究未测代谢率和相关信号通路，因此该解释应视为假设。per2在中枢和外周均突出过表达，脑中接近30倍，提示其可能是鱼昼夜系统中特别温度敏感的组分。研究结论翻译：总之，本研究证明，外温动物通过在一系列环境温度中自由选择，可在中枢和外周水平调节幼年大西洋鲑的昼夜组织。热条件以组织特异性方式影响节律振幅、相位和平均转录本丰度，支持行为性温度选择促进外温脊椎动物昼夜可塑性的观点。尤其，脑与肠振荡器之间的差异反应提示，温度偏好可能通过不同调控途径调节外周和中枢钟。这些结果表明，获得热梯度环境可能有助于鱼生理过程更灵活的时间组织，并可能提高个体应对波动环境条件的能力。总体而言，这些发现突显了获得温度选择作为鱼类昼夜组织调节因素的重要性，并为未来研究行为性体温调节在研究和水产养殖生产系统中优化福利和生理表现的作用提供了基础。
